電氣工程及其自動化供配電系統節能控制分析

張英才

（濰坊市婦幼保健院，山東 濰坊 261011）

0 引 言

電力資源與人們的生活息息相關。當前，人們對電力資源的依賴程度不斷提升。以往由于技術方面的因素，電力資源屬于比較稀缺的資源。隨著信息技術的快速發展，電力資源的分布范圍不斷擴大。如何科學應用電氣工程及其自動化技術來滿足供配電系統的節能控制需求，是相關從業人員需要不斷深入思考的問題。

1 電氣工程及其自動化技術概述

1.1 電氣工程及其自動化技術的定義

所謂電氣工程及其自動化技術，簡單來說就是在開展工業工程的過程中，應用電氣設備以及控制系統來對其進行控制與監測的一種技術。一般而言，電氣工程及其自動化主要涉及控制器、變頻器以及電氣傳感器等各類電氣設備。這一技術最初主要被用于工業生產，能夠顯著提高工業生產效率，降低損耗與成本，為企業帶來可觀的效益[1]。隨著我國科技的迅速發展，該技術愈發成熟，被逐漸應用于各個領域，如建筑工程。從宏觀角度分析，電氣工程及其自動化技術可以分為建筑自動化和過程自動化2 種類型，其中建筑自動化主要是對建筑工程的能源等進行控制，如供配電節能系統等。未來該技術在建筑工程中的應用會更加廣泛，也會與人工智能等現代化技術融合，進一步提升建筑的智能化水平。

1.2 電氣工程及其自動化技術的基本構成

在實際應用過程中，電氣工程及其自動化技術主要通過處理器和感應器實現自動檢測。首先，通過單片機等處理芯片依據參數進行設定與收集。其次，依據收集的數據完成啟停等相關指令。最后，在終端設備接收到相應命令后及時作出反應，并對供配電系統進行控制。詳細來說，關于電氣工程及其自動化技術的基本工程主要包含3 項內容。第一，中央控制設備。在應用電氣工程及其自動化技術的過程中，主要通過供配電系統來監控和管理設備的整體狀態。處理器需要及時了解設備的整體運行情況，才能夠為后續工作的開展提供依據[2]。一般而言，一個基礎的控制單元主要由中央控制器和分級控制器構成。如果從功能層面分析，中央控制設備的主要作用是接收電氣工程及其自動化技術的協調和調度指令，保證網絡程序的控制能夠順利實現。第二，現場控制設備。該設備與設備端較為接近，主要作用是在接收到中央控制設備指令后，依據指令完成相應的信號輸出工作，并與其他供配電設備等配合，實現對生產設備的有效控制。第三，其他控制設備。其他現場控制設備的主要目的是進一步提升控制系統的智能化及其可操作性。

1.3 電氣工程及其自動化技術的特征

應用電氣工程及其自動化技術時，可以分為地面與地下2 個部分。前者主要涉及柜式處理、機床主機等相關結構，能夠實現對機械運動能力的記錄，并可以把信息技術反饋到結構體中。后者主要包含各類連接傳輸線路，如存在于建筑設備的各個節點之間，能夠把信息從某一設備傳輸到另一設備。電氣工程及其自動化技術可以很好地控制設備能耗，且具有多點布局的特征。

1.4 電氣工程及其自動化技術的應用現狀

隨著我國科技的快速發展，電氣工程及其自動化技術愈發成熟，但是在實際應用過程中依舊會面臨一定的阻礙。在面對各類不同資源時，人們往往難以對其進行合理引進與應用。該技術在我國的起步時間較晚，雖然近幾年獲得了一定發展，但是相較于一些發達國家還存在差距，如自身的集成化水平較低等，會使該技術在實際應用時難以充分發揮自身優勢[3]。

1.5 供配電節能控制中應用電氣工程及其自動化技術的優勢

供配電節能控制中應用電氣工程及其自動化技術的優勢體現在以下4 個方面。

第一，該技術有利于提高節能控制系統的工作水平。電氣工程及其自動化技術的發展與我國當前計算機技術的發展關系密切。在當前電氣工程及其自動化技術應用過程中，監控工作的開展往往需要與計算機技術結合才能夠有效提升設備的靈敏度。在應用該技術時如果發生了一些異常，從業人員可以利用計算機技術進行斷電等相關操作，避免問題的進一步惡化，落實好供配電節能等相關工作，盡量避免電力資源的浪費[4]。

第二，該技術有利于延長供配電系統的使用年限。電氣工程及其自動化技術在供配電控制中應用時，如果發現供配電控制出現異常，能夠及時切斷電源保護系統，并且在異常情況發生后可以及時把情況上報給工作人員，確保故障能夠及時得到有效維護。在這一過程中，供配電系統由于受到了良好保護，可延長其使用年限[4]。

第三，該技術可以與信息技術等進行有效結合，提升工作效率。隨著信息技術的進一步發展，二者不斷融合，能夠有效降低故障發生率，進一步優化機械設備的工作效率，延長供配電系統的使用年限。

第四，該技術能夠有效提高節能控制效率。一些設備本身的靈敏度較高，應用電氣工程及其自動化技術可以更有效地控制設備，當設備發生問題后，能夠第一時間進行檢測，不僅能夠有效節省電源，也能夠有效避免問題的進一步加劇。

2 電氣工程及其自動化技術的應用范圍

電氣工程及其自動化技術在供配電系統中的應用主要包括以下4 種。

第一，智能化技術的應用。近幾年，電氣工程及其自動化技術在供配電控制應用中獲得了較為迅速的發展，如智能化技術。在電網系統中應用智能化技術，可以完成許多傳統技術無法完成的工作。比如，在智能技術應用過程中，可以及時鎖定故障位置，并找到故障原因，針對性地提出解決方案[5]。

第二，電網技術的應用?，F代化信息技術的發展，從很大程度上促進了配電系統的進一步發展。電氣工程及其自動化技術在配電系統中的運行效果顯著提升，使得電網技術水平也有所提高。應用這一技術能夠有效改善供配電系統運行中存在的不足，使得系統的操作規則更完善，提高其準確性與適應性。

第三，仿真技術的應用。如圖1 所示，當前供配電系統的應用范圍不斷擴大，與人們的關系愈發密切。電氣工程及其自動化技術一定程度上推動了仿真技術的發展，并進一步促進了供配電系統的發展。仿真技術能夠使供配電系統在實際運行過程中具有更好的可控性和穩定性，有效避免一些不良情況的發生。

圖1 供配電電氣仿真技術設計原理

第四，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術的應用。該技術主要是機電控制技術與計算機技術的結合，具有實用性強等優勢，在供配電系統中較為常見。

3 供配電電氣技術的節能措施

3.1 無功補償

我國當前對電氣工程及其自動化技術以及供配電系統的認知在不斷提升，與之相對應的電氣技術以及節能措施也在不斷更新和升級。當前，在應用供配電技術時，有越來越多的單位會選擇應用電氣技術，采取無功功率補償的方式達到更理想的供配電系統節能效果。從實際情況來看，通過電氣工程及其自動化技術把無功補償與供配電系統有效結合，能夠減小循環電流量，實現更理想的供配電系統節能效果。

3.2 線路動態無功補償

除了可以利用無功補償實現供配電系統的節能效果外，也可以嘗試通過線路動態無功補償來實現供配電系統的節能效果。所謂線路動態無功補償，簡單來說，就是對當前供配電系統中的變壓器設備進行無功損耗的就地補償。在進行補償時，最常使用的一種策略是用一臺變壓器來為多個供電設備進行供電，顯著提升單臺配電變壓器的功效。在實際應用過程中，分析線路動態無功補償使用情況可以發現，這一策略對供配電系統的節能效果顯著，也可以使供配電系統電氣工程及其自動化控制工作的開展更便捷。

3.3 用電單耗定額

相關單位可以依據自身的實際需求，利用電氣工程及其自動化技術對供配電系統中的輸送線路損耗進行合理設計，通過對用電單耗定額的設計，實現更高層次的經濟安全輸出線路。在設計線路時，需要盡量減少高壓電箱與低壓電箱之間的電流損失，盡量降低電流在線路運行中的損失。在設置用電單耗定額時，要結合單位的實際生產需求合理進行控制，避免輸出線路端存在較為冗余的電路而導致資源浪費。

3.4 普及節能系統，提高功率因數

照明系統在各個類型的企業中都占據著重要位置，占據了企業中較多的電能消耗。在供配電節能系統控制過程中，可以嘗試通過控制照明系統來降低電能的消耗。通過合理應用電氣工程及其自動化技術，可以有效提高照明系統的工作效率，從而實現供配電系統的節能目的。尤其是隨著我國現代化技術的不斷發展，電氣工程及其自動化技術等相關技術的融合，可以進一步幫助企業實現對供配電系統及其內部照明系統的有效管理，提升節能的整體效率，降低電能的損耗。

3.5 科學設計供配電系統

以建筑工程為例，在工程實際開展前，相關單位需要依據工程的實際建設情況，明確工程的用電負荷標準，并需要在此基礎上科學設計供配電系統，以保證工程的順利開展。相關單位需要依據工程的用電需求選擇合適的變壓器設備，貫徹綠色與節能減排的理念，合理挑選各類設備，使電能消耗的情況和用電環境可以維持在一個較為理想的狀態下。在建筑中需要進一步融入電氣工程及其自動化技術，在實現建筑供配電以及消防等各類系統的智能化的同時，實現各類設備運行的實時監測及其自動化控制。如果發生異常情況，可以及時進行預警并生成相應的數據信息。在規劃設計前，相關單位需要全面分析供配電系統電能損耗的原因，并在此基礎上加以管控。比如，需要平衡三相電壓，根據工程現狀，合理選擇相應的電荷，保證變壓器穩定運行，避免絕緣等不良情況的發生，以有效降低零線以及一些內部相線的消耗。再如，相關單位需要依據日常的輸電和供電需求，調整相應的控制功率因數，如圖2 所示，有效降低線路損耗，提升電能的利用效率。日常則需要通過定期與不定期方式開展相應的檢測與維護等工作，如果發現故障要及時進行處理與維修。針對輸送線纜，相關單位在規劃設計階段中需要合理做好線路的布局工作，避免出現迂回供電等情況，同時需要做好日常的監督與管控，如果發現線路出現損壞與老化等，要及時進行維修。通過科學應用電氣工程及其自動化技術，可以為相關企業日常監管工作的開展提供更多技術支持，使各項工作的開展更加高效。

圖2 控制功率因數

3.6 健全電氣工程自動化網絡

相關單位需要根據電氣工程的實際要求，不斷完善現有的電氣工程自動化網絡，并需要在此基礎上完善與健全各類設備。比如，中央控制設備的主要作用是對電氣工程及其自動化的程序進行調度，以更好地滿足系統的控制需求。在此背景下，如果選擇一級控制器運行方式，則從業人員需要充分考量以太網等各類因素，以更好地滿足相關的通信需求。再如，現場控制設備主要是開展智能化調試工作，想要保證該設備正常運行，需要有自動化網絡的支撐，同時可以依據供配電系統的中央控制設備的連接要求，存儲供配電系統中的相關節能數據，為后續相關工作的開展提供有力支持。

4 結 論

隨著我國經濟的快速發展，人們對節能有了新的認知。以建筑工程為例，在設計過程中，為了更好地滿足人們的需求，往往需要耗費過多的電能。相關單位需要充分融入節能理念，積極采用電氣工程及其自動化控制技術來提升供配電的節能效果，保證各類設備的安全穩定運行，順利實現節能控制目標。